[发明专利]顶板水压致裂多参量综合监测系统及致裂效果判别方法

权利要求书

1.一种顶板水压致裂效果的多参量综合判别方法，利用一种顶板水压致裂多参量综合监测系统，其特征在于，监测系统包括钻孔应力计、锚杆锚索测力计、钻孔窥视仪、顶板监测仪、支架阻力测站、微震测站和围岩变形测站；水压致裂孔的中间的位置设置观测孔；所述钻孔应力计设置在回采巷道内，在水压致裂孔两侧的巷道内分别设置钻孔应力计；所述锚杆锚索测力计设置在水压致裂孔两侧的回采巷道内；所述钻孔窥视仪包括窥视探头、数据采集仪、位移感应器、盘线圈和延长杆；所述顶板监测仪设置在回采巷道内，顶板监测仪监测顶板的顶板离层量和顶板下沉量；所述支架阻力测站包括在工作面内的支架上间隔设置的测点；所述微震测站包括全矿井微震监测系统和区域微震监测系统；所述围岩变形测站设置在回采巷道内，监测回采巷道的围岩变形量；所述钻孔窥视仪的窥视探头设置在延长杆的端部，多个延长杆通过螺纹连接组合加长；所述窥视探头和位移传感器通过数据线和数据采集仪相连；所述盘线圈设置在数据线上，用于收纳数据线；所述数据采集仪记录沿水压致裂孔长度方向上的裂隙；所述水压致裂孔两侧20~30m范围内分别设置钻孔应力计；所述锚杆锚索测力计设置在水压致裂孔两侧10m的回采巷道内；顶板监测仪监测顶板至少6m范围内的顶板离层量；所述支架阻力测站包括在工作面内每隔5~8个支架设置一个测点；锚杆锚索测力计至少4个组成一个监测点，每个监测点的锚杆锚索测力计在巷道顶板上呈“十”字形安装；回采巷道包括回风顺槽和运输顺槽；所述顶板监测仪包括在回采巷道顶板上设置的两个顶板离层监测仪，所述顶板监测仪还包括设置在回采巷道上的顶板下沉量监测仪；水压致裂效果的好或差通过对比水压致裂区域的监测数据和非水压致裂区域的监测数据，进行对比，对比监测数值的大小或多少来进行判断；

步骤包括：

步骤一. 使用钻孔窥视仪观测顶板水压致裂孔内的沿水压致裂孔长度方向上的裂纹形态和尺寸；

步骤二.在水压致裂孔两侧的回采巷道内安装钻孔应力计和锚杆锚索测力计；在回采巷道内安装顶板监测仪；在工作面支架上间隔布置支架阻力监测点形成支架阻力测站；在回采巷道内设置区域微震测站；在回采巷道内布置围岩变形测站；同时记录初始监测数据；

步骤三.顶板水压致裂施工，记录水压致裂的泵送压力和流量；

步骤四.施工后获取钻孔应力计监测的应力值，锚杆锚索测力计监测的锚杆锚索受力大小，钻孔窥视仪观测的水压致裂孔长度方向上的裂纹形态和尺寸，顶板监测仪监测的顶板离层量和顶板下沉量，支架阻力测站监测的支架工作阻力，微震测站监测的微震事件，围岩变形测站监测的巷道顶底板及两帮的变形量；

步骤五.根据步骤四的监测结果判别水压致裂的卸压效果，确定顶板水压致裂半径；其中钻孔应力计监测的应力值越大表明巷道应力集中，顶板水压致裂的效果越差；锚杆锚索测力计监测的锚杆锚索应力增量越小，则顶板水压致裂的效果越好；钻孔窥视仪水压致裂前后的观测结果进行对比，裂隙发育越好、槽口越明显，则顶板水压致裂的效果越好；顶板监测仪监测的顶板离层量越小，顶板下沉越缓慢，则顶板水压致裂的效果越好；工作面来压时非压裂段的支架工作阻力大于压裂段的工作阻力，非压裂段的动载系数大于压裂段的动载系数；微震测站监测的微震事件数量越少，则顶板水压致裂的效果越好；围岩变形测站监测的巷道顶底板及两帮的变形量越小，则反应顶板水压致裂的效果越好。

2.根据权利要求1所述的一种顶板水压致裂效果的多参量综合判别方法，其特征在于，所述步骤一中对水压致裂孔长度方向上的裂隙发育程度进行观测，包括观测压裂段是否有裂缝，避免造成封孔器的损伤；标定水压致裂前水压致裂孔内裂隙的形态和尺寸，与水压致裂压裂施工后钻孔窥视仪观测的结果进行对比。

3.根据权利要求1所述的一种顶板水压致裂效果的多参量综合判别方法，其特征在于，所述步骤三中水压致裂施工使用乳化液作为压裂液；在相邻的水压致裂孔的中点位置设置观测孔，当观测孔内流出乳化液时说明顶板内两个水压致裂孔之间的裂隙已经贯通，确定顶板水压致裂半径为观测孔至水压致裂孔之间的距离。